Ingeniería Sanitaria y Ambiental

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https://hdl.handle.net/10893/4032

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Examinando Ingeniería Sanitaria y Ambiental por Materia "Abastecimiento de agua"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Análisis de la operación y mantenimiento de la filtración en gravas de flujo ascendentes a escala real
    (Universidad del Valle, 2012) Posso Marín, Diana María; Sánchez Torrez, Luis Darío
    La Filtración en Múltiples Etapas, FiME es una alternativa tecnológica para mejoramiento de la calidad de agua de consumo que actualmente es aprovechada en comunidades rurales. FiME consta de tres etapas de tratamiento: Filtro Grueso Dinámico (FGDi), Filtro Grueso Ascendente (FGA) que son pre-tratamientos en medios granulares gruesos y Filtro Lento en Arena (FLA) como etapa microbiológica. Este trabajo de grado se orientó a entender el funcionamiento a escala real de los FGA. El estudio se realizó en las siguientes plantas de tratamiento: El Retiro, La Sirena, Golondrinas y Arroyohondo de la zona rural y periurbana de Cali. En las 4 plantas se evaluaron las condiciones de operación y mantenimiento y se analizó la eficiencia de tratamiento en las unidades de Filtración gruesa ascendente en capas (FGAC) según la variación de la calidad del agua cruda. Los resultados indican que en todas las plantas de tratamiento los FGAC funcionan de manera continua y garantizan un buen pretratamiento para los filtros lentos en arena como barrera final de tratamiento microbiológico. En las cuatro unidades de FGAC analizadas se evidenció poca variación en la pérdida de carga entre cada carrera de filtración (<0.05 m), a pesar de esto a las unidades se les hace mantenimiento cada semana. Se evidenciaron sobrecargas de caudal en La Sirena con valores del 57%, mientras que en Golondrinas se trabaja por debajo de su capacidad, pues su caudal alcanza solo el 80.7% del caudal de diseño. En las demás plantas los filtros operan con el caudal de diseño. Los tiempos de mantenimiento de cada unidad de filtración en grava de flujo ascendente en horas hombre por metro cuadrado fueron los siguientes: La Sirena 0,07, Golondrinas 0,1, El Retiro 0,04 y en Arroyohondo 0,05. Aunque el lavado de los filtros por parte de los operadores es apropiado, para el lavado superficial de la grava de los FGAC se encontró 2 que hay evacuación rápida del agua superficial en El Retiro y Arroyohondo por la presencia de vertederos frontales con canales recolectores; mientras que en los de La Sirena y Golondrinas, hubo limitaciones en la evacuación por el sistema de orificios que tienen para la evacuación. Los costos de operación por m3 de agua producida en cada planta fueron los siguientes: La Sirena 275 $/m3, Golondrinas 67 $/m3, El retiro 225 $/m3 y en Arroyohondo 477 $/m3. Los costos de personal representan el mayor porcentaje sobre el total de costos de operación, exceptuando Arroyohondo, donde se manejan costos altos por consumo de energía para el bombeo del agua a la planta. Las fuentes de suministro presentaron alto riesgo microbiológico en términos de Coliformes totales y de E-Coli, para las plantas de Arroyohondo y el Retiro y de menor riesgo para La Sirena y Golondrinas. El FGAC con mayor desempeño en cuanto a remoción de turbiedad fue la de El Retiro con un percentil 50 P50<56%; con relación a la remoción de color El FGAC de mejor desempeño fue el de Arroyohondo con un P50<40% y en la remoción de microorganismos (E-coli), el FGAC de mejor desempeño en la remoción fue Golondrinas con P50< 0,6 log, Al observar las variaciones en la velocidad de filtración en la planta de La Sirena, se evidenció mejor desempeño cuando el filtro no es sobrecargado y trabaja con la velocidad de diseño, en ese caso la remoción de turbiedad fue de P50 < 20%. Cuando en el filtro se incrementó en un 57% la velocidad de filtración la eficiencia de remoción de turbiedad bajo a P50<15%. El comportamiento hidráulico analizado mediante prueba de trazadores en los FGAC, mostró que estas unidades presentan flujo dual (pistón y mezcla completa), con presencia de zonas muertas. La fracción de flujo a pistón varió entre 20-57%, la fracción mezclada entre 27-60% y las zonas muertas entre 2-23%. Situación que se relaciona con los tiempos 3 de retención del agua en el FGAC y a su vez con la eficiencia de remoción de parámetros de calidad de agua. La revisión hidráulica de las unidades FGAC, indicó, que ninguna de las plantas cumple con el valor mínimo de tasa de lavado recomendado para los FGAC de 15 m/h, lo cual puede afectar el tiempo de limpieza de la unidad y la eficiencia de lavado. A partir de esta investigación y con base en los resultados obtenidos se debe revisar el criterio de lavados semanales, pues la pérdida de carga no crece de manera acelerada y la eficiencia remocional del filtro se puede afectar. Optimizar el lavado superficial, en Golondrinas y la Sirena es crucial ya que el actual sistema de lavado por orificio no permite una eficiente evacuación del agua superficial con solidos. El estudio plantea la necesidad de instalar sistemas de evacuación rápida como se pudo apreciar en el Retiro y Arroyohondo. El seguimiento de la calidad del agua en estas unidades es crucial al menos en parámetros básicos como turbiedad, color y pH. Se debe implementar un sistema de registro de la calidad del agua y de las actividades de operación y mantenimiento. Se debe hacer la optimización del lavado hidráulico en las plantas estudiadas siguiendo cada una de las recomendaciones propuestas en este trabajo y servir de referencia para futuras diseños de FGAC en plantas FiME. Se recomienda desarrollar más investigación en la frecuencia de lavado de los filtros
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    PublicaciónAcceso abierto
    Análisis de las características y del manejo de lodos en plantas de potabilización abastecidas con agua subterránea
    (Universidad del Valle, 2025) Alzate Amú, Luz Daniela; Torres Lozada, Patricia
    Las aguas subterráneas son un recurso esencial, ampliamente usado con fines domésticos, agrícolas e industriales, especialmente en zonas rurales de Latinoamérica. Sin embargo, el crecimiento poblacional y diversas actividades impactan negativamente su calidad, lo que hace necesaria la potabilización para garantizar agua segura. Estos procesos generan lodos como subproductos, cuyo manejo inadecuado representa riesgos ambientales y desafíos logísticos. Este estudio aborda las características de las aguas subterráneas, los procesos de tratamiento aplicados y las propiedades fisicoquímicas y estructurales de los lodos generados. Se consideraron publicaciones entre 2005 y 2024, provenientes de bases de datos académicas (Scopus, PubMed, Web of Science, Taylor & Francis, SciELO y Google Scholar), además de herramientas de inteligencia artificial (Semantic Scholar, Consensus IA) y software especializado (VOSviewer). También se revisaron trabajos de grado de universidades nacionales e internacionales. Los resultados muestran que la calidad del agua subterránea varía espacialmente, influenciada por interacciones geoquímicas y actividades humanas como minería y agricultura. Presenta, en general, baja turbiedad y color aparente, pero contiene contaminantes geogénicos, biogénicos y antropogénicos, destacando metales como hierro, manganeso, arsénico y flúor. Los tratamientos más frecuentes son coagulación-floculación, oxidación-precipitación, adsorción, intercambio iónico, membranas, ablandamiento y desinfección, siendo la coagulación-floculación la más común. La producción de lodos es menor que en sistemas con aguas superficiales; estos incluyen hierro, calcio, fósforo, arsénico, manganeso y aluminio, con fases amorfas y cristalinas. Aunque su disposición suele realizarse en vertederos o cuerpos de agua, se han explorado alternativas como su uso en construcción, recuperación de metales y tratamiento de aguas. Se destaca la necesidad de marcos normativos y estudios toxicológicos que permitan integrar su gestión en un modelo de economía circular.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Determinación de los parámetros de operación en una planta compacta móvil desarrollada para situaciones de emergencia
    (Universidad del Valle, 2024) Giraldo García, Leidy Yohana; Hernández Fernández, Gabriela; SANCHÉZ TORRES, LUIS DARÍO
    El presente trabajo de grado se centró en la evaluación y optimización de una Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) compacto móvil, diseñada para ser utilizada en situaciones de emergencia y desastres. En un contexto donde la escasez de agua potable representa un desafío crítico, especialmente en situaciones de emergencias, este estudio abordó la necesidad de asegurar un suministro continuo y seguro de agua tratada para satisfacer las necesidades básicas de un equipo médico de emergencias (EMT), garantizando su autonomía en la prestación de sus servicios de salud. Para la evaluación, se utilizó como fuente de abastecimiento el agua del río Cauca en su llegada a la PTAP de Puerto Mallarino. Se optimizaron las condiciones de operación y mantenimiento de la PTAP compacta móvil, definiendo criterios específicos para la selección de fuentes, identificando los procesos de tratamiento necesarios, y evaluando la capacidad de la planta para tratar agua. La metodología empleada incluyó un análisis detallado de la planta en condiciones operativas reales, lo que permitió identificar tanto fortalezas como áreas de mejora en los procesos de tratamiento. Como parte de estas mejoras, se diseñó e implementó un floculador hidráulico portátil y se diseñó una cámara de contacto de cloro, esenciales para incrementar la eficiencia del tratamiento. Los resultados mostraron que la PTAP fue efectiva en la eliminación de contaminantes bacterianos y en la mejora de parámetros críticos como la turbiedad y el color del agua tratada. En conclusión, la planta compacta demostró ser adecuada para enfrentar los desafíos del tratamiento de agua en situaciones de emergencia, aunque se destaca la necesidad de ajustes continuos para garantizar la calidad del agua y la protección de la salud pública.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Estrategias para el uso eficiente del agua en la empresa embotelladora de bebidas Colbesa S.A.
    (Universidad del Valle, 2011) Chaves González, Catalina; Gutiérrez Marín, Juan Pablo; Sánchez Torrez, Luis Darío
    El objetivo principal del trabajo realizado fue contribuir al desarrollo de estrategias para el uso eficiente del recurso hídrico en una planta productora y embotelladora de bebidas y los beneficios que se podrían obtener de su implementación. La primera fase del trabajo para llegar a la culminación del objetivo principal, se desarrolló durante dos meses, donde se realizaron aforos en los diferentes procesos de la empresa para contabilizar el agua que se consume, con el fin de jerarquizar los procesos o etapas de la producción de mayor a menor consumo de agua. Para la realización de este balance se tuvo en cuenta el agua consumida en la planta de producción, en la planta de potabilización y en las utilidades como casino y baños. Con este balance se determinó qué procesos son más críticos y cuáles se podía hacer reuso, para lo cual fue necesario realizar caracterizaciones y estudios fisicoquímicos de las diferentes AR. Teniendo en cuenta que este trabajo es una tesis de pregrado, se hizo principal enfoque en un proceso de la planta de producción (túnel de enfriamiento) y un proceso de la planta de potabilización (retrolavado de los filtros). Con los estudios de caracterización de las AR anteriormente descritas se realiza la segunda fase del trabajo, se analizó el posible reuso en las diferentes aguas concluyendo que el AR proveniente de la planta de producción se podría usar en 4 máquinas diferentes del túnel de enfriamiento y el AR proveniente de la planta de potabilización se retornaría al tanque de almacenamiento teniendo en cuenta que su nivel de turbiedad no altere las condiciones de trabajo ya específicas para el proceso de potabilización. La tercera y última fase consistió en realizar un estudio de los beneficios aportados por las estrategias propuestas, tanto económicos como ambientales y sociales, se calculó un costo aproximado de cada estrategia, el ahorro de agua y la relación costo beneficio o el tiempo de retorno de la inversión. También se hizo énfasis en la educación ambiental al personal como estrategia fundamental permanente para el uso eficiente del agua debido a que el ser humano es directamente responsable de un adecuado o inadecuado uso del recurso hídrico.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Estudio del comportamiento hidráulico en filtro de grava de flujo ascendente en CAPAS-FGAC con agua cruda del río Cauca.
    (Universidad del Valle, 2017) Ruiz Solano, Estefanía; Sánchez Torres, Luis Darío
    La filtración en múltiples etapas, FiME es una alternativa tecnológica para mejoramiento de la calidad de agua de consumo que actualmente es aprovechada en comunidades rurales. FiME consta de tres etapas de tratamiento: Filtro Grueso Dinámico (FGDi), Filtro de grava de flujo ascendente (FGA) que son pre-tratamientos en medios granulares de grava y Filtro Lento en Arena (FLA) como etapa de remoción microbiológica. Este trabajo de grado se orientó a entender el comportamiento hidráulico del FGA en capas a escala piloto. El estudio se realizó en la Estación de Investigación y Transferencia de Tecnología del Instituto Cinara, localizada en predios de la Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) de Puerto Mallarino ¿EMCALI de Cali. Los resultados del modelo simplificado de Wolf Resnick mostraron que en cada capa de grava se presentó flujo dual (pistón y mezcla completa), con presencia de zonas muertas. Los resultados muestran para las tres velocidades de filtración (vf), que para el tamaño de grava de 22-24 mm (capa 1) presentó mezcla completa entre 55-77%, fracción pistón entre el 23-31% y presencia de zonas muertas en un 15% aproximadamente. La tendencia de flujo dual se hizo recurrente en el tamaño de grava de 12.7 a 19.07 mm (capa 2), con fracción de mezcla completa entre 34-84%, de flujo a pistón entre 16-46% y alta presencia de zonas muertas 19%, el tamaño de grava 6.35 a 12.7 mm evidenció flujo dual con mayor porcentaje de mezcla completa, 52-64% frente al flujo pistón de 34-36% y con existencia de zonas muertas 13-14%. Para la última capa, diámetro de grava entre 4.75 a 6.35 mm, la fracción mezclada varió entre 57-60% y el flujo pistón entre 40-43%, a diferencia de las demás capas, ésta no presentó zonas muertas. El comportamiento hidráulico del reactor estudiado como una unidad completa, muestra que el flujo predominante es pistón, con una que varió entre el 49 y 50%, frente a una fracción mezclada de 37%. Para las tres vf; las zonas muertas variaron entre el 13 y 14%. El modelo de reactores en serie mostró un valor de n =10 para la totalidad del lecho filtrante a una vf = 0.5 mh-1; siendo este el mayor valor frente a los demás calculados, este valor fue igual al obtenido por Sánchez, 2016. Para vf 0.75 y 1.0 mh-1 el número de reactores en serie fue de n = 6 y n = 4 respectivamente. El mayor número de reactores en series n para la longitud total del lecho indica un mejor comportamiento hidráulico del reactor al incrementar la longitud de la grava y el mejor desempeño hidráulico a menor vf se puede explicar por un menor número de Reynolds y mayor cercanía al régimen de flujo laminar. La turbiedad de salida del FGAC, estuvo entre 10.3-12.4 UNT que pueden facilitar la operación de sistemas de filtración lenta en arena acorde a las recomendaciones de Galvis et al. (1999) y Di Bernardo y Sabogal Paz, 2008 quienes establecieron un valor alrededor de 10 UNT para los efluentes de los FGAC. El mejor desempeño en remoción de SST para las tres vf analizadas, se presentó en la capa 3, (grava de 6.35 -9.53 mm) con una eficiencia entre el 28 al 30%, el comportamiento está en armonía con los resultados obtenidos por el método simplificado de Wolf Resnick, que no mostró zonas muertas en esta capa de grava.